Architektura Murowany gmach synagogi wzniesiono na planie kwadratu. Najbardziej charakterystycznym elementem była wielka kopuła (o średnicy około 10 m) z iglicą oraz neobizantyjskie dwie mniejsze kopuły znajdujące się w alkierzach. Wszystkie kopuły pokryte były blachą, największa z nich posiadała 8 okienek. Na piętrze znajdowały się neogotyckie półokrągłe zakończone okna. Galeria dla kobiet znajdowała się na piętrze z trzech stron. W bożnicy znajdował się chór z organami.
Upamiętnienie Na miejscu spalonej synagogi postawiono pomnik – zniszczoną kopułę synagogi oraz tablicę pamiątkową o treści: „Święty nasz wspaniały przybytek stał się pastwą ognia, 27 czerwca 1941 r. 2 000 Żydów niemieccy mordercy spalili w nim żywcem” ufundowany w 1995 roku przez Żydów białostockich z całego świata oraz miasto Białystok.Białystok, ul. Suraska - Pomnik Wielkiej Synagogi Pomnik powstał według koncepcji Michała Flikiera, projekt oraz realizację wykonali artyści plastycy: Maria Dżugała-Sobocińska, Stanisław Ostaszewski, Dariusz Sobociński.